轧制的基本概念

1、1 轧制的基本概念1 轧制的定义： 靠旋转的轧辊与轧件间的摩擦力将轧件拖入辊缝使之受到压缩产生塑性变形的过程2 轧钢的原料：钢锭和连铸坯3 产品：钢材4 分类：特种类型钢，型钢，板带钢，钢管，型钢：圆钢。方钢，角钢板带钢：带钢，钢板钢管：方管，圆管，异型管特殊类型钢：周期断面刚钢锭内部结构：外层：细晶粒带。中间：柱状晶粒带。内部：苯环晶带5 轧制的目的：获得一定尺寸形状的钢材是钢材的性能得到改善2 轧制过程的基本参数1 变形区域参数入口是指进入变形区的方向出口是指离开变形区的方向入口高度H ，出口高度h 入口宽度B 出口宽度b 变形区长l 咬入角轧辊半径R2 变形量的表示a 绝对变形量表示高度

2、方向：压下量A h=H-h 宽度方向：宽展量A b=b-B 长度方向：延伸量 l=l-L 绝对变形量用于工程计算不能反映物体的变形程度b 相对变形量高度方向：相对压下量e1= A h/H*100 %宽度方向：相对宽展量£2= A b/B*100 %长度方向：相又於O申量e3=Al/L*100 %相对变形量表示物体的变形程度，但直观性差c 变形系数高度方向：压下系数刀=H/h宽度方向：宽展系数co =b/B长度方向：压下系数科二l/L能说明金属变形前后的尺寸变化倍数关系3 体积不变定律V1=v2H*B*L=h*b*lF*0*L=F*N*ll/L=F0/FN=科4 总延伸系数，道次延伸系

3、数，平均延伸系数心总=心1*心2*心3*00000。n n心平=nV心总5 变形区参数间的几何关系Ah=D*(1- cos a )分析参数当a一定时，D越大，A h越大，变形区越长 当Ah一定时，D越大，a越小变形区越长当D 一定时，a越大，变形区越长3 摩擦力的概念1 摩擦力：是指两个物体互相接触当它们作相对运动或有作相对运动的趋势时，在接触面上会产生一种阻碍运动的力叫摩擦力2 产生摩擦力的条件相对运动 作相对运动3 摩擦力的大小与哪些因素有关正压力的大小摩擦对的性质和状态，归结为摩擦系数4 摩擦定律T= f*n4 轧制过程的建立1 开始咬入的条件咬入时轧辊给轧件的力正压力的垂直分力结论正压

4、力不变，摩擦力增大减小咬入角，摩擦力增大咬入过程的建立2 咬入条件的第二种表达f>tan a3 咬入条件的第三种表达合力偏向出口i摩擦角：合力与法线的夹角，它是由摩擦系数决定的成为摩擦角4 咬入条件的第四种表达F=tan B5 轧制过程的三个阶段咬入阶段：轧件前端与轧辊接触到前端达到变形区出口的这个过程 稳定轧制阶段：从轧件前端离开变形区出口到轧件后端进入变形区入口位置叫 抛出阶段：轧件后端里开变形区出口6 稳定轧制的条件f>tan atan b >tan a /2剩余摩擦力：克服推出力以为还剩余的摩擦力叫剩余摩擦力 最大压下量受咬入条件限制的最大压下量A hmax=D (1

5、-cos a maX) Amax=B7 影响咬入的条件a 摩擦系数的增大有利于咬入影响摩擦系数的因素工具的表面状态，工具的化学成分，金属的表面状态，金属的化学成分，接触面的单位压力变形温度，变形速度b 咬入角增大，不易咬入轧辊直径增大，咬入角减小压下量增大，咬入角增大c 其他影响咬入的因素轧件前端的形状，孔型侧壁，后推力，5 宽展的概念1 宽展的定义：轧制时被压下的金属一部分延横向流动，使金属产生横向变形叫宽展2 最小阻力定律： 当变形体的质点有可能香不同方向流动时，则每个质点延阻力最小的方向流动3 分析轧制过程变形区的俯视图呈扁平梯形 分析轧制时的宽展与延伸的分配 变形区分宽展与延伸区 变形

6、区长度小于宽度，延伸区大与宽展区 轧件宽度越大，变形区越宽，宽展区越小 变形区长度越小，宽展区越小4 宽展的种类自由宽展，强迫宽展，限制宽展自由宽展：轧件在轧制时被压迫部分金属在横向可以自由流动的宽展形式限制宽展：轧件在孔型轧制时，被压下部分金属体积在横向流动的时受到孔型侧壁限制不能自由流动的宽展形式强迫宽展：在轧制某些特殊孔型或特殊轧件形状使得被压下金属大量的横向流动造成轧件宽展量大增许多的宽展形式5 影响宽展的因素：高向移动的体积变形区轧件变形的纵横阻力比压下量的影响随压下量的增加而增加原因：压下量增加高度方向位移体积增加长宽两个方向位移体积增加， 压下量增加变形区长度增加导致延伸阻力增加

7、宽展要增加更多轧件宽度的影响轧件越宽，宽展越小轧辊直径的影响轧辊直径增加变形区增大宽展量增加原因：轧辊直径增加，变形区长度增加纵向摩擦力增加延伸减小宽展增加轧辊直径增加约趋于平面纵向力的水平分力越大轧制道次的影响总压下量相等，随道次增加宽展减小摩擦力的影响摩擦系数增加宽展增加原因：高温时温度增加摩擦系数减小宽展减小轧制速度越快摩擦力越小宽展越小轧辊表面越粗糙宽展越大合金钢比碳钢宽展大钢辊比铁辊宽展大张力对宽展的影响张力越大宽展越小6 前滑与后滑前滑区中性面：前滑区与后滑区的分界面叫中性面中性角：中性面对应的圆心角叫中性角变形区内金属对轧辊的相对运动：前滑区内金属相对轧辊向前运动后滑区内金属相对

8、轧辊向后运动中性面内金属相对于轧辊没有运动 前滑值：前滑的定义：在变形区出口处轧件的前进速度大于该点处轧辊的圆周速度，叫前滑 表达式： Sh=*(Vh-v)/v*100 后滑值轧件在变形区入口处的前进速度小于该点轧辊圆周速度的水平分量叫后滑 表达式Sh=(v*cos a -VH)/v*cos a *100%7 连轧与前滑秒流量相等原则： 轧件在单位时间内通过变形区任意截面的金属秒流量应该为一常数FH*VH=FN*VN=Fr*Vr金属出口速度与入口速度比为延伸系数 连轧生产的基本原则：轧机按轧制顺序排成纵列，机架数目等于轧制道次，一根轧件同时在数架轧机同时轧制各机架间遵循秒流量相等的原则。前滑值

9、与连轧常数F1*d1*n1*(1+sh1)=F1D1N1(1+Sh2)=FN*DN*NN(1+shn)连轧种的堆钢与拉钢：堆钢与拉钢的原因是金属秒流量不相等堆钢与拉钢的危害：使断面尺寸变化，拉钢严重会造成轧件破段，堆钢会引起断辊，轧机电动机电流太大而跳闸等设备事故 前滑值在生产中的意义：准确掌握前滑值是保证连轧生产正常进行的必要条件准确掌握前滑值是保证周期断面钢材尺寸的正确 影响前滑的因素：摩擦系数的影响 摩擦力增大剩余摩擦力增加前滑增加。凡影响摩擦系数的因素都会影响前滑值 轧辊直径的影响其他条件不变，轧辊增大则咬入角减小，剩余摩擦力增大前滑区增大后滑区减小 压下量的影响相对压下量增大时延伸系

10、数变形量增加前后滑区增加 轧件宽度的影响宽度增加，宽展减小，延伸增加前滑后滑都增加 张力的增加 前张力增加，前滑增加，后张力增加，后滑增加一般轧制过程都必然有前滑区和后滑区，前滑区的摩擦力是轧件进入变形区的阻力，轧辊是通过后滑区的摩擦力作用将轧件拉进辊缝，当莫种因素的变化使轧件前进的水平阻力增大减小时中性面将移动使前滑区和后滑区重新分配从而达到新的分配8 轧制生产的工艺过程定义： 由钢锭或钢坯轧制成符合技术要求的钢材的一系列加工工序的组合称轧制生产的工艺过程制定工艺过程的总依据：优质，高产，低成本轧材产品标准和技术要求：品质标准：（规格，尺寸精度，形状，重量）技术条件：（表面质量，力学性能，工

11、艺性能，组织结构，化学成分及其他特殊要求）试验标准：【统一的试验项目，试验条件，试验方法等】交货标准：轧材的交货状态，形式，质量标志金属的加工特性塑性金属在外力作用下，发生永久变形，不改变其完整性的能力表示方法：延伸率，断面收缩率影响因素：化学成分：碳，钢的碳含碳量越高，塑性越低磷，蓝脆性、冷脆性硫，热脆性氮，时效脆性氢，白点氧，氧化夹杂物组织结构：单项组织比多项组织塑性好【影响程度视硬相在金属中分布形式;1 以网状分布塑性最差2 片状次之3 点状分布最好】细晶粒比粗晶粒塑性好面心立方比体心立方塑性好变形温度：一般温度越高塑性越好变形速度的影响：变形速度不大时，速度升高塑性降低当变形速度较大时

12、，速度升高塑性升高受力状态和变形状态的影响受力状态轧制，挤压，拉拔，冲击，锻压变形抗力:定义：物体保持其原有形状而抵抗变形的能力表示法：屈服极限在不同的条件下还有不同的表示指标反映不同的温度下的变形抗力指标反映不同变形速度下的变形抗力指标三向或两向应力状态下主应力方向向上比较塑性与变形抗力塑性是变形的能力；变形抗力是承载能力影响变形抗力的因素：化学成分C与大部分合金元素增加变形抗力增加纯金属比合金钢变形抗力小低碳钢笔高碳钢变形抗力小组织结构多项组织比单项组织变形抗力大变形温度为温度升高变形抗力减小变形速度变形速度增加变形抗力增加变形程度变形程度不大时（<3 0%时，变形程度增加变形抗力增

13、加变形程度较大时>30时变形程度增加变形抗力增加应力状态三向应力状态越强变形抗力越大导热系数定义 :在稳定供热的条件下，1 米厚的材料通过1 平方米的面积传递的热量影响导热系数的因素：钢中合金元素和杂质的含量，含量增加导热系数减低温度升高导热系数增加摩擦系数相图形态淬硬性对某些元素的敏感9 轧钢生产基本工序原料准备，原料加热，轧制，钢材的轧后冷却与精整原料准备一般应满足相关的技术条件原料清理的目的：消除原料表面存在的比较严重的缺陷，从而使轧制顺利进行原料消除的方法：火焰清理，风铲清理，砂轮清理，剥皮清理原料的加热：加热目的是提高金属塑性，减降低金属的变形抗力，改善金属内部结构，均匀金属的

14、化学成分加热工艺制度：包括加热温度，加热时间，加热速度，温度制度，加热温度：单相奥氏体区加热时间应该考虑加热的均匀性，温度制度是指原料在加热炉中所经历的温度升高的过程加热缺陷：1 氧化烧损，是指钢坯在加热过程中坯料表面的铁元素与燃料气中的氧发生反应生成铁的氧化物，造成金属损失叫后果 ;降低钢坯成材率，影响钢材表面质量，影响炉内钢坯的运行影响氧化烧损的因素：加热炉内的气氛【氧化性气体越多，炉气氧化能力越强】， 加热温度 【温度越高氧化越严重】，加热时间【时间越长氧化烧损越严重】2 钢坯表面脱碳是指加热过程中钢坯表面的碳被氧化时钢坯种的碳含量减小叫脱碳3 过热与过烧过热是指钢坯在高温区停留时间过长

15、，晶粒不断长大，晶粒结合力减弱，使钢坯的塑性破坏叫过热过烧是指钢坯温度继续上升，至液化温度是晶界的非金属杂质开始溶化钢的结晶组织遭到破坏失去金属的塑性和强度轧制目的：精确成形改善组织和性能影响精确成形的因素孔型设计，轧机调整，轧辊磨损，轧制温度，轧制速度影响力学性能的因素1 变形程度与应力状态对性能的影响变形程度越大，三向应力状态越强，对热轧金属组织性能越有利原因是有利于破碎支晶偏析和碳化物，使钢材组织致密2 变形温度对性能的影响变形温度指开轧温度和终轧温度开轧温度据终轧温度决定，终轧温度取决于产品的组织与性能温度过高时，晶粒过分长大，强度性能下降，过低时加工硬化塑性指标下降轧后冷却与精整通过

16、控制冷却速度和过冷度对奥氏体转化的组织产生显著影响对钢种与产品冷却速度过快时，奥氏体转变后的铁素体- 渗碳体混合物变细对塑性导热性差的钢种冷却过快速度易产生冷却裂纹和白点10 轧钢机的类型轧钢厂的机械设备分为主要设备和辅助设备1 主要设备是指直接参与金属变形的机械设备辅助设备是指用以完成辅助工序生产任务的机械设备轧机的主机列包括执行部分，传动部分，动力部分主电机：向执行部分提供动力，形式有交流电机，直流电机动力部分组成是定子，转子传动部分包括联轴节，减速机，齿轮座，联轴节减速机是将主电机高速变成轧辊旋转速度，得到较大的转矩齿轮座式将减速机一轴旋转变成两根以上分别对应的轧辊联轴节形式有梅花式，滑

17、块式，弧形齿执行部分包括轧辊，轧辊轴承，轧辊调整机构，机座11 型钢产品及分类型钢生产特点： 品种规格多，断面形状差异大，断面形状复杂轧机机构和形式多种多样12 型钢轧机及命名定义：型材轧机一般用轧辊的名义直径或传动轧辊的人字齿轮座节圆来命名。当是多架轧机时从最后一架精轧机的轧辊名义或传动辊命名如：轨梁轧机，大型轧机，中型轧机，小型轧机，线材轧机13孔型设计轧槽：型材轧辊辊身上刻出的沟槽。孔型系统：是指完成一定变形过程的一系列孔型的组合导卫装置：是指型钢轧制中安装在轧辊孔型前后辅助轧件按既定的方向和状态准确而稳定地进入和导出的孔型装置分类：按用途分：延伸孔型，预轧孔型，精轧前孔型，精轧孔型孔型

18、构成与各部分作用：辊缝的作用：保证轧辊不摩擦，补偿过钢时的轧辊弹跳梁，便于调整已适应原料温度和尺寸波动，通过调整辊缝来改变孔型高度增大辊缝的优点与不足；优点：调整灵活，切槽浅强度增高，减少重车量，共用性好 缺点：轧件侧面加工不好延伸孔型适当增大辊缝，成品孔尽量减小辊缝保证轧件质量 侧壁斜度定义：侧壁对轧辊轴线垂直线的倾斜程度 侧壁斜度的作用：改善咬入，便于脱槽提高轧辊使用寿命 孔型圆角：孔型各部分和辊环采用圆弧连接叫孔型圆角作用： 防止轧件尖角部分冷却过快而缠身角度裂纹和孔型磨损不均匀，防止轧辊盈利集中而削弱轧辊强度外圆角，防止形成耳子辊环：防止氧化铁皮进入轴承，为安装导卫留有侧余压力14型钢

19、轧制工艺原料：热装热送 加热：连续式推钢加热炉，步进式加热炉，轧制：粗轧轧制成适用的中间坯；中轧，使轧件迅速延伸断面形状和尺寸接近成品；精轧， 保证成品尺寸精度和形状准确精整，传统热锯切定尺，定尺矫直；新式长才冷却，长才矫直，冷据切15型钢车间轧钢机布置形式横列式轧件的特点： 优点：投资少，投产快，变形灵活，适应性强调整方便，操作简单缺点：尺寸精度低，速度慢温降大，劳动强度大不易实现自动化纵列式轧件特点：优点：生产效率高，尺寸精度高，调整简单，易实现机械化和自动化缺点：机架间距大，厂房大，前后机组协调不方便，设备投资大，投产慢16小型轧机布置形式【横列式，连续式，半连续式】轧制方法【穿梭轧制，

20、套轧法，连轧法】穿梭轧制；头尾交替来回往复喂入轧机的轧制方式套轧：一根轧件在机架轧机上轧制，各架间不保持秒流量相等的轧制方式在横列式轧机上同一列轧机各机架的速度大致相同，轧件断面逐道减小，因此前一道秒流量大于后一道，在机架间形成金属堆积形成活套连轧法轧机同时通过多架轧机，且保持每架轧机秒流量相等的轧制法17线材生产特点及其基本方式定义：一般把5.5-14的圆钢叫线材。用途：直接用于建材，用作拔丝材生产特点：表面积大，散热快，温降大，尺寸波动，机械性能波动，形成产品缺陷盘重难以提高线材轧件的类型与发展：横列式：人工操作，围盘操作特点：机座速度相同，各道纯轧时间依次增加，终轧温度低，头尾温差大，产

21、品质量差，劳动强度大投资少复二重轧机：连轧加套轧，前后两架实现连轧，相邻机架用围盘套轧特点：减小温降，省去反围盘，投资少缺点：产品规格单一，产量质量劳动条件存在差距连轧精轧机组的分类：1由单一机组传动二辐水平式机组2单独传动的平立交替轧机3高速线材轧机集体传动的二辐水平轧机存在的问题：1由扭转翻钢造成工艺事故2多线轧制相互影响3产品尺寸精度低多线轧制时轧件尺寸精度受同时轧制根数影响线数精度4+-0.383+-0.32+-0.251+-0.2平立交替轧机存在的问题5电机传动的速度精度低，相邻轧机的速度不能做到绝对不变速度不高费用较贵张力轧制会造成线材同条尺寸不均匀在高速轧制时轧件活套控制难采用微

22、张力轧制高线轧机的形式：施罗曼式精轧机的特点采用集体传动相邻两架轧机轧线互成 90度角，与水平成45度采用小辐径短辐身耐摩擦的轧辐采用椭圆一一圆孔型系统无扭转采用油膜轴承支持轧辐高线轧机的特点：单线，无扭，微张力，碳化鸨辐环，自动化高线产品的特点盘重大，精度高，质量好高速轧机的定义：最大轧制速度大于45米、秒的轧机摩根轧机轧制速度项目摩根1代摩根6代保证速度43m/s100m/s最大辐径50m/s/120m/s电机取大转速60m/s140m/s工艺过程：运入-成批称重-入库-炉前上料-单根承重-加热-粗轧-切头-中轧-预精轧-切头尾-精轧-穿 水-吐丝-散冷-切头-集卷-挂牌-打捆-称重-卸卷-入库自然冷却：不加以其他辅助或强制手段帮助冷却的方式自然冷却包括：堆冷和钩式冷却缺点：晶粒粗大力学性能下降盘卷内外性能不均匀氧化铁皮过厚降低了成材率高碳钢易脱碳控制冷却人为的是用某些设备控制线材冷却在不同阶段的冷却速度，达到控制金属相变得到想要的金属内部组织的冷却方式分